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Drone survey of the Basilica Santi Medici in Alberobello, Italy

Comment le géologue Gianluca Fallacara utilise le BLK3D pour le relevé de la Basilique des Saints Médecins d'Alberobello, en Italie.

Par serena.persichelli

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05/06/2021

La ville d'Alberobello (dans les Pouilles) est connue pour les quelque 2000 maisons de pierre appelées « trulli » de son centre historique. Ces maisons ont été classées au Patrimoine mondial de l'UNSECO en 1996. Elles ont rendu la ville célèbre dans le monde entier, ce qui en fait une destination touristique populaire.    

Toutefois, les fameux trulli ne sont pas la seule attraction d'Alberobello. L'un des principaux monuments de la ville, situé dans la partie nord du centre historique, est la basilique mineure dédiée aux saints patrons de la ville, les Saints Côme et Damien.    

Le plan actuel de la basilique remonte à 1885 et au travail du célèbre architecte Antonio Curri. Un élément important de la basilique n'a jamais été réalisé dans le cadre du projet initial, terminé en 1914 : le majestueux dôme prévu au centre du plan de l'église en forme de croix latine. Dans le symbolisme, le dôme est un élément fondamental car il représente le ciel et l'univers, en plus d'être l'élément central du monument religieux.    

Après toutes ces années, le dôme pourrait enfin voir le jour au moyen d'un projet innovant utilisant une technologie de pointe et mis au point par le département DICAR de l'École polytechnique de Bari, dans le respect de la vision et de la philosophie de l'architecte Antonio Curri pendant la seconde moitié du dix-neuvième siècle. L'achèvement du dôme représente un défi technique et technologique qui nécessite la convergence de différents types d'experts dans divers domaines comme l'architecture, l'ingénierie et les levés 3D avec modélisation.  

Gianluca Fallacara, géologue spécialisé dans l'hydrogéologie, la géotechnique et les levés topographiques, et avec plusieurs années d'expérience en photogrammétrie, a été mandaté pour réaliser un relevé interne de l'église, en particulier de l'octogone (c'est-à-dire la base du dôme) et aussi de l'extérieur, c'est-à-dire la partie au-dessus de l'octogone.

« Ma tâche consistait à obtenir les nuages de points internes et externes pour créer un modèle 3D que les architectes allaient utiliser pour les différentes phases de conception. Pour le relevé de la partie externe de l'église, où le dôme sera érigé, j'ai utilisé la photogrammétrie par drone. Pour le relevé de la partie interne, j'ai décidé de faire confiance au Leica BLK3D. »    

BLK3D sur perche

Le BLK3D installé sur une perche de 5 m

Après le relevé du dessus de la basilique avec un drone, Gianluca Fallacara a décidé de lever l'intérieur avec le BLK3D en utilisant la fonction Groupe d'images.

La fonctionnalité Groupe d'images du BLK3D permet de capturer jusqu'à 500 paires d'images stéréoscopiques qui peuvent être utilisées pour calculer les nuages de points et les orthophotos à partir des images. Cette méthode de capture des données est très efficace car les images capturées avec le BLK3D sont automatiquement mises à l'échelle et l'axe vertical est réglé par les inclinomètres intégrés du BLK3D. En outre, il dispense entièrement de prendre des mesures de référence sur le site.    

« J'ai décidé d'essayer le BLK3D dans ce contexte car je n'avais pas l'autorisation d'utiliser un drone pour l'intérieur, mais je devais quand même obtenir un nuage de points et un modèle 3D texturisé et terminer le relevé rapidement. »

La cible principale du relevé est la partie située sous le dôme, l'octogone. D'abord, Gianluca Fallacara a installé le BLK3D sur une perche de 5 m pour pouvoir s'approcher le plus possible de l'octogone tout en contrôlant le BLK3D à distance avec une tablette connectée à une borne Wi-Fi.  

Pour approfondir l'essai du BLK3D, Gianluca Fallacara a décidé d'effectuer un relevé complet de l'église et pas seulement de l'octogone. Avec la fonction Groupe d'images, il a capturé 271 paires de photos stéréoscopiques le long des bas-côtés sans trop se concentrer sur la technique du levé photogrammétrique et sans trop réfléchir aux chevauchements d'images. Pour l'octogone du dôme, il a utilisé un taux de chevauchement des images d'environ 70 % pour disposer d'un bon maillage afin d'obtenir les meilleurs résultats.    

Le levé composé de 271 paires d'images a été terminé en 30 minutes environ, sans utiliser de cible ni de mesure de référence.

Contrôle du BLK3D à distance par tablette.

Contrôle du BLK3D à distance par tablette.

Au bureau, Gianluca Fallacara a simplement importé le dossier contenant les 271 paires d'images stéréoscopiques capturées par le BLK3D, c'est-à-dire le « Groupe d'images » dans le logiciel de photogrammétrie Agisoft Metashape, qu'il utilise régulièrement pour traiter les données de photogrammétrie par drone. Ensuite, il a commencé le traitement du Groupe d'images pour obtenir un nuage de points dans Agisoft Metashape.  

« J'ai eu un résultat exceptionnel pour les nuages de points, au-delà de mes attentes.

À l'intérieur de l'église, je ne pouvais pas me connecter au signal GPS mais le BLK3D était connecté par internet à un point GPS « virtuel » dans le réseau. C'est ce qui a permis à Metashape de localiser les images correctement pour reconstruire l'intérieur de l'église et l'octogone complet à la perfection.  

Avec le BLK3D, on a l'avantage de ne pas utiliser de cible pendant les levés, contrairement aux drones. En outre, il n'est pas nécessaire de corriger le modèle 3D car il est déjà corrigé et calibré. Cela permet d'économiser beaucoup de temps pendant les levés et pendant le traitement.    

En traitant le Groupe d'images du BLK3D dans Metashape, j'ai obtenu le modèle 3D que je recherchais et je peux l'exporter aux formats demandés par les architectes. Par exemple, je peux extraire le modèle 3D maillé (modèle obj) ou la texture, ou je peux obtenir la mosaïque des orthophotos de l'octogone avec une résolution graphique élevée. À partir de la mosaïque d'orthophotos, j'ai pu mesurer et vérifier toutes les dimensions de l'octogone très précisément. »    

En photogrammétrie, une mosaïque d'orthophotos est une image à laquelle une correction géométrique calculée à partir de plusieurs images est appliquée, et qui peut être utilisée comme un plan à l'échelle.

Mosaïque d'orthophotos de l'octogone

Mosaïque d'orthophotos de l'octogone

Pour confirmer encore les dimensions de l'octogone, Gianluca Fallacara a comparé les mesures obtenues à partir de la mosaïque d'orthophotos et l'image 3D capturée avec la fonction de Capture de la réalité. La fonction de Capture de la réalité du BLK3D permet de mesurer en temps réel dans une image 3D, directement sur l'écran du BLK3D en utilisant le principe de stéréophotogrammétrie.  

« J'ai capturé une image 3D en utilisant la fonction de Capture de la réalité du BLK3D pour servir de référence. J'ai obtenu le même résultat qu'à partir des mesures dans le nuage de points, c'est parfaitement cohérent. »  

Pour la dernière étape, Gianluca Fallacara a combiné les nuages de points Metashape de l'intérieur et de l'extérieur pour créer un modèle 3D complet de l'église.

« J'ai réalisé les deux parties du projet séparément dans Metashape. Ensuite, j'ai fusionné le nuage de points obtenu à partir du relevé photogrammétrique par drone et celui que j'ai obtenu à partir du Groupe d'images capturé avec le BLK3D. Le chevauchement était vraiment parfait. »    

Modèle 3D extérieur (relevé avec le drone)

Modèle 3D extérieur (relevé avec le drone)

J'ai ensuite fourni toutes les données techniques aux architectes : le modèle 3D et les mesures des dimensions de l'octogone. À partir du modèle 3D créé en utilisant le Groupe d'images du BLK3D, les architectes ont construit un modèle en plastique du dôme à l'échelle, avec la forme parfaite de l'octogone. À partir de là, les architectes ont toutes les informations et tous les modèles nécessaires pour le projet de construction final du dôme. »    

C'est l'un des premiers exemples de l'utilisation du BLK3D au monde, pour un projet qui recouvre les domaines de l'architecture, de la technique et de la réalité virtuelle.

En fait, la prochaine étape consiste à utiliser le modèle 3D obtenu avec le BLK3D pour créer une exposition en réalité augmentée. Le projet de construction du dôme est en fait un chantier de grande envergure, exigeant et complexe qui ne sera terminé que dans quelques années. Entre temps, le modèle 3D de Gianluca Fallacara sera utilisé pour proposer une expérience unique aux visiteurs de l'église : avec des lunettes spéciales, ils pourront « voir » le dôme terminé et s'immerger entièrement dans l'atmosphère et dans la vision d'origine de la fin du dix-neuvième siècle.    

Le BLK3D a été créé comme un instrument de mesure, mais il est bien plus en réalité, » conclut Gianluca Fallacara.

« Je considère que le BLK3D fait partie des meilleurs outils du marché en matière de rapport coût / avantages. J'ai obtenu un résultat inatteignable en photogrammétrie avec d'autres instruments dans les mêmes conditions. En outre, avec le BLK3D j'optimise mon temps et l'utilisation du PC, et je peux montrer le modèle à mes clients à tout moment ! »    

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